稻草亚铵法制浆工艺与制浆废液氧化氨解改性的研究

摘要

本实验首先研究了以尿素为缓冲剂的稻草亚硫酸铵法制浆工艺.讨论了药液用量、蒸煮最高温度和保温时间对蒸煮的影响,确定了蒸煮实验的最优化工艺条件和蒸煮曲线.同时通过对原浆进行不同漂白条件的尝试,得出了稻草亚铵浆的可漂性能.结果表明,在最优化蒸煮条件下,稻草亚铵浆的细浆得率为46.34％,高锰酸钾值为9.13,原浆白度为35.4％ISO.采用H<,8>H<,2>P<,2>三段漂白实验,可将原浆漂至70.4％ISO白度.通过对比,成纸的主要物理指标均达A级胶印书刊纸标准.接下来我们利用氧化氨解反应将优化条件下得到的稻草亚铵制浆废液进行改性.讨论了氧气压力、反应温度、反应时间以及黑液固形物浓度对产物的含氮量、pH值、羧基和C/o-N(碳氮比)的影响.结果表明,在实验范围内增大氧气压力、提高反应温度、延长反应时间有利于氧化氨解反应的进行,废液的固形物浓度则不宜过高.废液经氧化氨解反应改性后,产物的有机态氮含量占总氮含量的34.82％,羧基9.18 mmol/g,pH值5.2,C/o-N降低至5.03,完全符合缓释放氮肥的肥效标准.分别将氧化氨解反应前后废液中的木素磺酸铵和糖类、半纤维素等碳水化合物分离,发现反应原液中的氮元素主要集中在水相,且以铵态氮居多.氧化氨解反应后,木素磺酸铵的含量略有下降.水相中约有8.12％的铵态氮转化成了有机氮,有机相则有44.67％的铵态氮转化成了有机氮.可知废液的氧化氨解是木素磺酸铵和糖类、半纤维素等碳水化合物同时参与的反应过程,木素磺酸铵在氧化氨解中占有主导地位,有机氮的转化有很大部分是由于木素羧酸铵脱水转化为胺、酰胺和酰亚胺所致.根据黑液固形物氧化氨解反应前后的红外光谱图,我们推测在氧化氨解反应过程中木素大分子和碳水化合物结构的侧链以及部分芳环结构由于氧化作用而被打开或发生断裂,使酚羟基、甲氧基减少,羰基和羧基增加;反应产物中的有机态氮多以胺、酰胺和酰亚胺形式存在.说明稻草亚铵制浆废液的氧化氨解反应是增加其固形物羧基和羰基含量,进而与氨发生共价结合生成有机胺的过程.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1稻草制浆

1.1.1稻草的特点

1.1.2稻草制浆造纸的研究进展

1.1.3碱回收工艺处理稻草蒸煮废液存在的困难

1.1.4稻草制浆废液的综合利用

1.2木素在农业领域的综合利用

1.2.1木素概况

1.2.2工业木素分类

1.2.3木素在农业领域应用的可行性

1.2.4利用氧化氨解制备木素系缓释放氮肥

1.2.5木素系缓释放微量元素螯合肥料

1.3亚硫酸铵法制浆

1.3.1亚硫酸铵法制浆的发展历史

1.3.2亚铵制浆的机理

1.3.3亚铵法蒸煮常用的缓冲剂

1.3.4亚硫酸铵法制浆的优点

1.3.5亚铵制浆存在的问题

1.3.6亚铵法制浆废液的综合利用

1.4本论文的研究内容

第二章实验

2.1原料

2.2蒸煮实验

2.2.1实验方法

2.2.2分析检测指标

2.3漂白实验

2.3.1实验方法

2.3.2磨打浆

2.3.3抄片

2.3.4分析检测指标

2.4亚铵黑液的氧化氨解反应

2.4.1实验方法

2.4.2分析检测指标

第三章结果与讨论

3.1蒸煮实验初步探索

3.1.1蒸煮曲线的确定

3.1.2缓冲剂种类的选择

3.2蒸煮工艺条件的优化

3.2.1亚铵用量的影响

3.2.2尿素用量的影响

3.2.3蒽醌用量的影响

3.2.4蒸煮最高温度的影响

3.2.5蒸煮最优化条件重现实验

3.3原浆可漂白性能研究

3.3.1筛渣率对原浆白度的影响

3.3.2次氯酸钙漂白剂的单段漂白(H)

3.3.3两段漂白

3.3.4次氯酸钙与过氧化氢相结合的三段漂(HHP)

3.3.5几种漂白组合的手抄片物理性能比较

3.4蒸煮废液的氧化氨解改性研究

3.4.1原黑液干固物的主要成分与官能团

3.4.2氧气压力的影响

3.4.3反应温度的影响

3.4.4反应时间的影响

3.4.5黑液固形物浓度的影响

3.4.6氧化氨解最优化条件下的重现实验

3.4.7黑液中的主要组分在氧化氨解反应中的变化

3.4.8氧化氨解反应前后黑液固形物的红外光谱分析

第四章结论

参考文献

附录

致谢